EP3923401B1 - Batterie électrique comportant un dispositif d'homogénéisation de sa température interne - Google Patents

Batterie électrique comportant un dispositif d'homogénéisation de sa température interne Download PDF

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EP3923401B1
EP3923401B1 EP21177580.4A EP21177580A EP3923401B1 EP 3923401 B1 EP3923401 B1 EP 3923401B1 EP 21177580 A EP21177580 A EP 21177580A EP 3923401 B1 EP3923401 B1 EP 3923401B1
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EP
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stirring
cell
cells
stirring device
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Remy PANARIELLO
Mehdi BEY
Frédéric Metral
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/617Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
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    • HELECTRICITY
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    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
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    • H01M10/6567Liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present description generally relates to the field of electric batteries, and is more particularly aimed at an electric battery comprising a fluidic stirring device making it possible to homogenize its internal temperature.
  • An electric battery conventionally comprises a plurality of elementary rechargeable electric energy storage cells connected in series and/or in parallel between a positive terminal and a negative voltage supply terminal of the battery.
  • the cells are generally arranged in a protective casing leaving the positive terminal and the negative terminal of the battery accessible.
  • the elementary cells are conventionally electrochemical batteries or accumulators.
  • the cells generally tend to heat up naturally during the charging and discharging phases of the battery.
  • the cells must however, under penalty of degrading, be maintained within specific temperature ranges depending in particular on their mode of operation (recharge, discharge, rest, etc.) and on the type of cell considered.
  • thermal management solutions have been proposed.
  • solutions based on the natural convection of the air surrounding the cells allowing thermal homogenization at the heart of the battery and the creation of an exchange heat with the walls of the battery box.
  • solutions based on the circulation of a forced air flow inside the casing or even solutions based on the provision, in the casing, of a dielectric fluid in direct contact with the cells, with or without forced circulation to an outdoor heat exchanger.
  • an electric battery module comprising a plurality of elementary storage cells, and at least one fluidic stirring cell having the same general shape and substantially the same dimensions as the elementary storage cells.
  • the stirring cell has first and second electrical connection terminals having substantially the same shape and the same dimensions as, respectively, first and second electrical connection terminals of the elementary storage cells.
  • each shuffling cell has its first and second electrical connection terminals respectively connected to the first and second electrical connection terminals of an elementary storage cell.
  • the elementary storage cells are divided into several stages of several elementary storage cells each, the elementary storage cells of the same stage being connected in parallel and the stages being connected in series.
  • each stirring cell comprises a casing having the same general shape and substantially the same dimensions as the elementary storage cells, and, inside the casing, a fluidic stirring device electrically connected to the first and second electrical connection terminals of the brewing cell.
  • the housing has through openings on either side of the mixing device.
  • the fluidic stirring device is electrically connected to the first and second electrical connection terminals of the stirring cell via a control circuit.
  • control circuit comprises a thermal switch adapted to activate the stirring device when the temperature exceeds a first predefined temperature threshold, and to deactivate the stirring device when the temperature returns below a second predefined temperature threshold , less than or equal to the first temperature threshold.
  • control circuit is configured to deactivate the stirring device when the voltage between the first and second electrical connection terminals of the stirring cell drops below a predefined voltage threshold.
  • control circuit is suitable for detecting operation of an external device powered by the module, and for activating the stirring device only when the external device is in operation.
  • the stirring device is a gas stirring device.
  • the stirring device is a device for stirring a liquid.
  • the cross-connection cell is self-controlled, that is to say that no communication link is provided between the cross-connection cell and an external device.
  • the elementary storage cells and said at least one mixing cell are cylindrical.
  • the module 100 comprises a plurality of elementary electrochemical cells 101, for example, but not necessarily, identical or similar (except for manufacturing dispersions).
  • the cells 101 have a cylindrical shape.
  • Each cell 101 has for example a diameter comprised between 0.5 and 10 cm, and a length comprised between 2 and 20 cm.
  • the embodiments described are not limited to these particular examples of shape and dimensions.
  • Each cell 101 has a positive connection terminal (+) and a negative connection terminal (-).
  • the positive (+) and negative (-) connection terminals are arranged respectively on the two opposite flat faces of the cell.
  • the cells 101 are for example lithium-ion cells. However, the embodiments described are not limited to this particular case.
  • the cells are divided into N stages AND i , with N an integer greater than or equal to 1 and i an integer ranging from 1 to N.
  • the embodiments described apply more generally whatever the number N of stages, greater than or equal to 1.
  • each stage ET i comprises 10 elementary cells 101. More generally, each stage ET i can comprise any number of elementary cells 101, greater than or equal to 1. The different stages ET i all have for example the same number of elementary cells 101. As a variant, different stages ET i of the same module can have different numbers of elementary cells 101.
  • the elementary cells 101 of the same stage AND i are connected in parallel between a main positive terminal and a main negative terminal of the stage.
  • the main positive and negative terminals of the stages ET i and the interconnection metallizations of the cells of the same stage ET i have not been represented.
  • the ETi stages are connected in series between a positive main terminal and a negative main terminal of the module.
  • the main positive and negative terminals and the interconnection metallizations of the stages of the module 100 have not been shown.
  • the module 100 may comprise a casing or support, not shown, suitable for maintaining the set of elementary cells 101 at predefined locations.
  • the cells 101 are grouped by floor, that is to say that the cells 101 of the same floor are adjacent, or, in other words, that two cells 101 of the same floor are not separated from each other by a cell on another floor. A slight space can separate each cell 101 from its neighbors, to allow the circulation of a fluid between the cells.
  • the cells 101 are arranged vertically.
  • the cells of the same stage AND i have their positive terminals (+) arranged on the side of the same face, upper or lower, of the stage, and their negative terminals (-) arranged on the side of the opposite face of the 'stage.
  • the adjacent stages ET i are arranged head to tail, ie the elementary cells of two adjacent stages ET i and ET i+1 have opposite orientations. This facilitates the series connection of the stages.
  • An electric battery can comprise a single module as defined above, or a plurality of modules connected in series and/or in parallel between a positive main terminal and a negative main terminal of the battery.
  • an electric battery comprising a plurality of elementary cells for storing electrical energy, and at least one fluidic stirring cell having the same general shape and substantially the same dimensions as the elementary storage cells. This allows simple integration of the stirring cell, as close as possible to the elementary cells of the battery.
  • FIG. 2 schematically illustrates an example of a fluidic stirring cell 151 of an electric battery according to one embodiment.
  • FIG 2 more particularly comprises two perspective views (A) and (B) of cell 151.
  • View (A) represents the cell seen from the outside.
  • View (B) is an exploded perspective view of the components located inside a cell housing.
  • the patching cell 151 comprises a hollow outer casing 161, having a general shape identical or similar to that of the elementary cells 101 of the module 100 of the figure 1 , namely a cylindrical shape in this example.
  • the dimensions of the box 161 are identical or substantially identical to the dimensions of the elementary cells 101 of the module 100 of the figure 1 .
  • the housing 161 is for example made of an electrically insulating material, for example a plastic material, for example a material from the group comprising acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polycarbonate (PC) and polyetheretherketone (PEEK), or a polyamide ( PA).
  • the stirring cell 151 further comprises a fluidic stirring device 163 located inside the housing 161.
  • the stirring device 163 is for example a fan, suitable for circulating the air located inside the housing 161.
  • the stirring device 163 is an axial fan placed substantially halfway -height of the cylindrical housing 161.
  • the fan has for example blades (not visible in the figure) movable in rotation around an axis parallel to the longitudinal central axis of the housing 161.
  • the fan is for example adapted to create a flow axial air flow (from bottom to top or from top to bottom) inside the housing 161.
  • the housing 161 comprises at least one perforated face, that is to say comprising one or more through openings allowing the entry and exit of the fluid surrounding the housing, when the stirring device 163 is activated.
  • the curved face of the casing 161 has a plurality of openings regularly distributed over an upper part and over a lower part of the cylinder. This makes it possible to suck in and project fluid in all the radial directions of the cell.
  • the openings formed in the housing 161 on either side of the stirring device 163 can be arranged so as to favor one or more directions of suction and/or projection of the fluid.
  • openings can be provided on the side of the flat faces of the box 161.
  • Elements, not shown, for channeling the fluid suitable for channeling and diffusing the fluid in one or more desired directions may optionally be provided inside the housing 161.
  • the case 161 is closed, on the side of its upper end, by a first closure cap 165, and, on the side of its lower end, by a second closure cap 167.
  • each of the closure 165 and 167 has a substantially planar outer face.
  • Cell 151 further comprises a first electrical connection terminal 169 accessible from outside the cell on the side of the upper face of plug 165, and a second electrical connection terminal 171 accessible from outside the cell on the side of the underside of the cap 167.
  • the connection terminals 169, respectively 171, of the stirring cell 151 have substantially the same shape and the same arrangement as the positive (+), respectively negative (-) connection terminals of the elementary cells 101 of the module 100.
  • the connection terminals 169 and 171 are intended, in operation, to respectively receive a high supply potential and a low supply potential of the stirring device 163.
  • the nominal supply voltage of the stirring device 163 is for example substantially equal to the nominal full charge voltage of the elementary cells 101 of the module 100.
  • connection terminals 169 and 171 of the stirring cell can be directly connected respectively to a first power supply terminal (for example a positive power supply terminal) and to a second power supply terminal (for example a power supply terminal negative) of the brewing device 163.
  • a first power supply terminal for example a positive power supply terminal
  • a second power supply terminal for example a power supply terminal negative
  • one or more control elements may be provided between the connection terminal 169 and the positive supply terminal of the brewing device 163 and/or between the connection terminal 171 and the negative power supply terminal of the brewing device 163.
  • the first and second power supply terminals of the brewing device have not been represented on the figure 2 .
  • connection terminal 169 is directly connected to the first terminal power supply of the stirring device 163, and the connection terminal 171 is connected to the second power supply terminal of the stirring device 163 via a thermal switch or thermostat switch 173.
  • the thermal switch 173 is adapted to electrically connect the terminal 171 to the second power supply terminal of the stirring device 163 when the temperature exceeds a first threshold TH1, and to electrically isolate the terminal 171 from the second power supply terminal of the stirring device 163 when the temperature passes below a second threshold TH2, less than or equal to threshold TH1.
  • threshold TH2 is strictly lower than threshold TH1, so as to benefit from a hysteresis effect and avoid untimely switching of switch 173 when the temperature is close to threshold TH1.
  • the stirring cell 151 is thus self-controlled to activate the stirring device 163 when the temperature exceeds the threshold TH1, and deactivate the stirring device when the temperature falls below the threshold TH2. This makes it possible to avoid discharging the battery unnecessarily when the temperature in the vicinity of the stirring cell is sufficiently low.
  • Thresholds TH1 and TH2 of the thermal switch can be chosen according to the thermal constraints of the application considered.
  • the threshold TH1 is between 25 and 50° C., for example of the order of 30° C.
  • the threshold TH2 is between 15 and 25° C., for example of the order of 20 °C.
  • An advantage of a stirring cell 151 of the type described in connection with the figure 2 is that it can easily be integrated into a module of elementary cells of an electric battery as described in relation to the figure 1 .
  • its geometry allows it to be easily integrated among the electrochemical cells of the module, for example by replacing one of the electrochemical cells of the module.
  • the electrical connection terminals 169 and 171 of the stirring cell 151 can easily be connected directly respectively to the positive terminal (+) and to the negative terminal (-) of an electrochemical cell, for example with the same connectors as those used to connect the electrochemical cells to each other.
  • FIG. 3 is a schematic and partial perspective view of an example of a battery module 300 incorporating a fluidic stirring cell 151 of the type described in relation to the picture 2 .
  • the 300 module of the picture 3 differs from module 100 of the figure 1 mainly in that, in the module 300, one of the electrochemical cells 101 of the module 100 of the figure 1 has been replaced by a cross-connect cell 151 of the type described in relation 2.
  • the substituted cell 101 is a cell of the AND stage 3 of the module.
  • the patch cell 151 is placed at the location of the substituted cell 101, so that the terminals 169 and 171 of the patch cell respectively take the place of the positive (+) and negative (-) terminals of cell 101 substituted.
  • Terminals 169 and 171 of shuffling cell 151 are respectively connected to the positive main terminal (not visible in the figure) and to the negative main terminal (not visible in the figure) of the AND stage 3 .
  • the stirring cell 151 draws its power supply from all the electrochemical cells 101 of the stage ET 3 .
  • an electric battery may comprise one or more stirring cells of the type described in relation to the figure 2 , distributed among the elementary electrochemical cells of the battery.
  • Each brewing cell provides circulation of fluid (in this example air) in the vicinity of its location, participating in the thermal management of the battery, and more particularly in the homogenization of its internal temperature.
  • the cross-connect cell is self-controlled, so that no communication with an external device is required to control the activation or de-activation of the cross-connect device of the cell.
  • the integration of such a stirring cell can be provided at the design stage of the battery, by providing one or more additional locations with respect to the energy requirement of the battery, intended to receive the stirring cells.
  • the optimal location of the patch cells in the module can be determined during battery test phases in its operating environment, without requiring resizing of the cell support structures.
  • the same battery module can for example comprise several stirring cells of opposite orientations so as to create an alternate flow path from top to bottom then from bottom to top of the stirred fluid.
  • FIG 4 is a simplified electrical diagram illustrating, in the form of functional blocks, an example of a fluidic mixing cell of the type described in relation to the figure 2 .
  • stirring device 163 As well as its two electrical supply terminals referenced respectively b1 and b2 in the figure. Also shown are the connection terminals 169 and 171 of the cross-connect cell.
  • control circuit CTRL having a terminal n1 connected to the terminal b1, a terminal n2 connected to terminal b2, a terminal n3 connected to terminal 169, and a terminal n4 connected to terminal 171.
  • control circuit CTRL can consist only of two electrical conductors (not detailed in the figure) respectively connecting terminal n1 to terminal n3 and terminal n2 to terminal n4.
  • the mixing cell 151 is not controlled, and permanently supplied by the cell(s) of the stage to the terminals of which it is connected.
  • control circuit CTRL consists of an electrical conductor connecting terminal n1 to terminal 169, and thermal switch 173 (not detailed on the figure 4 ) of which a first conduction terminal is connected, for example connected, to terminal n2 and of which a second conduction terminal is connected, for example connected, to terminal n4.
  • the control circuit may include various other components (not detailed in the figure) in addition to or in substitution for the aforementioned components.
  • control circuit CTRL may comprise a fuse suitable for interrupting the discharge of the stage in the event of a failure leading to a short-circuiting of the supply terminals b1 and b2 of the mixing device 163. This makes it possible to avoid short-circuiting the stage in the event of failure of the mixing device 163.
  • the control circuit CTRL may also comprise a circuit adapted to detect a passage of the voltage between the terminals 169 and 171 below a predefined threshold, and to consequently control the interruption of the power supply to the stirring device 163
  • This circuit can for example comprise a controlled switch, for example a MOS transistor, placed between terminals n1 and n2 or between terminals n2 and n4 of the control circuit, and a voltage comparator arranged to compare the voltage between terminals 169 and 171 with a reference threshold and consequently control the opening or closing of the switch.
  • the voltage cut-off threshold can be an intermediate threshold between the nominal full charge voltage of the stage and a deep discharge voltage of the stage.
  • control circuit may include a heating element, for example a heating resistor, which can be activated to heat the fluid stirred when the battery is used at low temperature, for example during a cold start phase. drums.
  • a temperature sensor or a thermal switch can be provided to activate the heating element only below a predetermined temperature threshold.
  • the stirring device 163 comprises a motor directly powered by the voltage of the stage AND i to the terminals of which the stirring cell is connected.
  • the control circuit CTRL may comprise circuits making it possible to modulate the power of the motor or even to reverse the stirring direction according to various parameters, for example according to temperature measurements carried out by one or more temperature sensors. of the control circuit.
  • control device CTRL can comprise a circuit suitable for detecting an operation of the device (also called load) powered by the battery, and for activating the stirring device only when the device powered by the battery is Operating.
  • the detection of operation of the device powered by the battery can for example be achieved by detecting a variation in the voltage and/or current between the terminals 169 and 171 of the stirring cell (and therefore between the terminals of the AND stage i across which the mixing device is connected).
  • the detection of an operation of the device can alternatively be carried out by means of a motion detector integrated into the control circuit CTRL of the mixing cell.
  • control circuit CTRL The various variants of the control circuit CTRL mentioned above can of course be combined.
  • stirring cell 151 is not controlled (that is to say permanently activated), or self-controlled (that is to say controlled autonomously without a communication link with a device outside the cell). This allows easy integration of the stirrer cells into any type of battery.
  • the patching cell 151 can be adapted to communicate with an external device EXT, for example another patching cell or a centralized battery management device.
  • the link 401 between the cell 151 and the device EXT can be a wireless radio link, for example of the WiFi, Bluetooth, etc. type.
  • link 401 may be a powerline link via the battery power path.
  • link 401 can be a specific wired link.
  • Link 401 can be unidirectional or bidirectional.
  • the link 401 is used by the device EXT to remotely control the activation or the interruption of the brewing device 163.
  • the link 401 can moreover be used by the stirring cell 151 to communicate to the device EXT measurements, for example of voltage and/or temperature, taken by one or more sensors of the control circuit CTRL of the cell.
  • the stirring devices of the stirring cells can advantageously be used as balancing elements, to dissipate the excess energy of the stages to the terminals of which they are connected during the module balancing phases.
  • the fluid surrounding the electrochemical cells is air
  • the embodiments described are not limited to this particular case.
  • the fluid surrounding the cells can be another gas, or even a liquid in direct contact with the cells, for example dielectric oil.
  • the stirring device 163 can comprise a propeller or a stirring pump, or any other device suitable for stirring a liquid.
  • mixing cells described above can be used in addition to a external battery cooling device, not detailed here.

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Description

    Domaine technique
  • La présente description concerne de façon générale le domaine des batteries électriques, et vise plus particulièrement une batterie électrique comportant un dispositif de brassage fluidique permettant d'homogénéiser sa température interne.
  • Technique antérieure
  • Une batterie électrique comprend classiquement une pluralité de cellules élémentaires de stockage d'énergie électrique rechargeables connectées en série et/ou en parallèle entre une borne positive et une borne négative de fourniture de tension de la batterie. Les cellules sont généralement disposées dans un boîtier de protection laissant accessible la borne positive et la borne négative de la batterie.
  • Les cellules élémentaires sont classiquement des piles ou accumulateurs électrochimiques. Les cellules ont généralement tendance à s'échauffer naturellement lors des phases de recharge et de décharge de la batterie. Les cellules doivent toutefois, sous peine de se dégrader, être maintenues dans des plages de température spécifiques dépendant notamment de leur mode de fonctionnement (recharge, décharge, repos, etc.) et du type de cellule considéré.
  • Pour prévenir les risques de sortir des plages de température préconisées, diverses solutions de gestion thermique ont été proposées. Parmi ces solutions, on trouve notamment des solutions basées sur la convection naturelle de l'air entourant les cellules, permettant une homogénéisation thermique au cœur de la batterie et la création d'un échange thermique avec les parois du boîtier de la batterie. On trouve aussi des solutions basées sur la circulation d'un flux d'air forcé à l'intérieur du boîtier, ou encore des solutions basées sur la prévision, dans le boîtier, d'un fluide diélectrique au contact direct des cellules, avec ou sans circulation forcée vers un échangeur thermique extérieur.
  • Il serait souhaitable d'améliorer au moins en partie certains aspects des solutions connues de gestion thermique dans une batterie électrique. Les documents EP3557689 , DE102008040622 , US2005/202310 , WO2011/067697 , EP1357629 et EP3166175 décrivent des exemples de solutions de gestion thermique dans une batterie électrique.
  • Résumé de l'invention
  • Pour cela, un mode de réalisation prévoit un module de batterie électrique comportant une pluralité de cellules élémentaires de stockage, et au moins une cellule de brassage fluidique ayant la même forme générale et sensiblement les mêmes dimensions que les cellules élémentaires de stockage.
  • Selon un mode de réalisation, la cellule de brassage présente des première et deuxième bornes de connexion électrique ayant sensiblement la même forme et les mêmes dimensions que, respectivement, des première et deuxième bornes de connexion électrique des cellules élémentaires de stockage.
  • Selon un mode de réalisation, chaque cellule de brassage a ses première et deuxième bornes de connexion électrique connectées respectivement aux première et deuxième bornes de connexion électrique d'une cellule élémentaire de stockage.
  • Selon un mode de réalisation, les cellules élémentaires de stockage sont réparties en plusieurs étages de plusieurs cellules élémentaires de stockage chacun, les cellules élémentaires de stockage d'un même étage étant connectées en parallèle et les étages étant connectés en série.
  • Selon un mode de réalisation, chaque cellule de brassage comprend un boîtier ayant la même forme générale et sensiblement les mêmes dimensions que les cellules élémentaires de stockage, et, à l'intérieur du boîtier, un dispositif de brassage fluidique relié électriquement aux première et deuxième bornes de connexion électrique de la cellule de brassage.
  • Selon un mode de réalisation, le boîtier présente des ouvertures traversantes de part et d'autre du dispositif de brassage.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif de brassage fluidique est relié électriquement aux première et deuxième bornes de connexion électrique de la cellule de brassage par l'intermédiaire d'un circuit de contrôle.
  • Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle comprend un interrupteur thermique adapté à activer le dispositif de brassage lorsque la température dépasse un premier seuil de température prédéfini, et à désactiver le dispositif de brassage lorsque la température repasse sous un deuxième seuil de température prédéfini, inférieur ou égal au premier seuil de température.
  • Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle est configuré pour désactiver le dispositif de brassage lorsque la tension entre les première et deuxième bornes de connexion électrique de la cellule de brassage passe sous un seuil de tension prédéfini.
  • Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle est adapté à détecter une mise en fonctionnement d'un dispositif extérieur alimenté par le module, et à activer le dispositif de brassage uniquement lorsque le dispositif extérieur est en fonctionnement.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif de brassage est un dispositif de brassage d'un gaz.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif de brassage est un dispositif de brassage d'un liquide.
  • Selon un mode de réalisation, la cellule de brassage est auto-commandée, c'est-à-dire qu'aucune liaison de communication n'est prévue entre la cellule de brassage et un dispositif extérieur.
  • Selon un mode de réalisation, les cellules élémentaires de stockage et ladite au moins une cellule de brassage sont cylindriques.
  • Brève description des dessins
  • Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
    • la figure 1 est une vue en perspective schématique et partielle d'un exemple d'un module de batterie électrique ;
    • la figure 2 est une vue en perspective schématique illustrant un exemple d'une cellule de brassage fluidique d'une batterie électrique selon un mode de réalisation ;
    • la figure 3 est une vue en perspective schématique et partielle d'un exemple d'un module de batterie intégrant une cellule de brassage fluidique du type décrit en relation avec la figure 2 ; et
    • la figure 4 représente de façon schématique, sous forme de blocs, le fonctionnement d'une cellule de brassage fluidique du type décrit en relation avec la figure 2.
    Description des modes de réalisation
  • De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
  • Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la réalisation des cellules élémentaires des batteries décrites n'a pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec toutes ou la plupart des cellules élémentaires de batterie connues.
  • Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
  • Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
  • Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
  • La figure 1 est une vue en perspective schématique et partielle d'un exemple d'un module 100 de batterie électrique. Le module 100 comprend une pluralité de cellules électrochimiques élémentaires 101, par exemple, mais non nécessairement, identiques ou similaires (aux dispersions de fabrication près). Dans cet exemple, les cellules 101 ont une forme cylindrique. Chaque cellule 101 a par exemple un diamètre compris entre 0,5 et 10 cm, et une longueur comprise entre 2 et 20 cm. Les modes de réalisation décrits ne se limitent toutefois pas à ces exemples particuliers de forme et de dimensions. Chaque cellule 101 comporte une borne de connexion positive (+) et une borne de connexion négative (-). Dans cet exemple, les bornes de connexion positive (+) et négative (-) sont disposées respectivement sur les deux faces planes opposées de la cellule.
  • Les cellules 101 sont par exemple des cellules lithium-ion. Les modes de réalisation décrits ne se limitent toutefois pas à ce cas particulier.
  • Les cellules sont réparties en N étages ETi, avec N entier supérieur ou égal à 1 et i entier allant de 1 à N. Dans l'exemple représenté, le module 100 comporte N=6 étages ET1, ET2, ET3, ET4, ET5 et ET6. Les modes de réalisation décrits s'appliquent plus généralement quel que soit le nombre N d'étages, supérieur ou égal à 1.
  • Dans l'exemple représenté, chaque étage ETi comprend 10 cellules élémentaires 101. Plus généralement, chaque étage ETi peut comprendre un nombre quelconque de cellules élémentaires 101, supérieur ou égal à 1. Les différents étages ETi ont par exemple tous le même nombre de cellules élémentaires 101. A titre de variante, différents étages ETi d'un même module peuvent présenter des nombres de cellules élémentaires 101 différents.
  • Les cellules élémentaires 101 d'un même étage ETi sont connectées en parallèle entre une borne principale positive et une borne principale négative de l'étage. Par souci de simplification, les bornes principales positive et négative des étages ETi et les métallisations d'interconnexion des cellules d'un même étage ETi n'ont pas été représentées.
  • Les étages ETi sont reliés en série entre une borne principale positive et une borne principale négative du module. Par souci de simplification, les bornes principales positive et négative et les métallisations d'interconnexion des étages du module 100 n'ont pas été représentées.
  • Le module 100 peut comporter un boîtier ou support, non représenté, adapté à maintenir l'ensemble des cellules élémentaires 101 a des emplacements prédéfinis. Dans l'exemple représenté, les cellules 101 sont regroupées par étage, c'est-à-dire que les cellules 101 d'un même étage sont adjacentes, ou, dit autrement, que deux cellules 101 d'un même étage ne sont pas séparées l'une de l'autre par une cellule d'un autre étage. Un léger espace peut séparer chaque cellule 101 de ses voisines, pour permettre la circulation d'un fluide entre les cellules.
  • Dans l'exemple représenté, les cellules 101 sont agencées verticalement. Les cellules d'un même étage ETi ont leurs bornes positive (+) disposées du côté d'une même face, supérieure ou inférieure, de l'étage, et leurs bornes négatives (-) disposées du côté de la face opposée de l'étage.
  • Dans cet exemple, les étages ETi adjacents sont disposés tête bêche, c'est-à-dire que les cellules élémentaires de deux étages ETi et ETi+1 adjacents ont des orientations opposées. Ceci permet de faciliter la connexion en série des étages.
  • Une batterie électrique peut comprendre un unique module tel que défini ci-dessus, ou une pluralité de modules reliés en série et/ou en parallèle entre une borne principale positive et une borne principale négative de la batterie.
  • Selon un aspect d'un mode de réalisation, on prévoit de réaliser une batterie électrique comportant une pluralité de cellules élémentaires de stockage d'énergie électrique, et au moins une cellule de brassage fluidique ayant la même forme générale et sensiblement les mêmes dimensions que les cellules élémentaires de stockage. Ceci permet une intégration simple de la cellule de brassage, au plus proche des cellules élémentaires de la batterie.
  • La figure 2 illustre schématiquement un exemple d'une cellule de brassage fluidique 151 d'une batterie électrique selon un mode de réalisation. La figure 2 comprend plus particulièrement deux vues en perspective (A) et (B) de la cellule 151. La vue (A) représente la cellule vue de l'extérieur. La vue (B) est une vue en perspective éclatée des composants situés à l'intérieur d'un boîtier de la cellule.
  • La cellule de brassage 151 comprend un boîtier externe creux 161, présentant une forme générale identique ou similaire à celle des cellules élémentaires 101 du module 100 de la figure 1, à savoir une forme cylindrique dans cet exemple. Les dimensions du boîtier 161 sont identiques ou sensiblement identiques aux dimensions des cellules élémentaires 101 du module 100 de la figure 1. Le boîtier 161 est par exemple en un matériau électriquement isolant, par exemple un matériau plastique, par exemple un matériau du groupe comprenant l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), le polycarbonate (PC) et le polyétheréthercétone (PEEK), ou un polyamide (PA).
  • La cellule de brassage 151 comprend en outre un dispositif de brassage fluidique 163 situé à l'intérieur du boîtier 161. Le dispositif de brassage 163 est par exemple un ventilateur, adapté à mettre en circulation l'air situé à l'intérieur du boîtier 161. A titre d'exemple, le dispositif de brassage 163 est un ventilateur axial placé sensiblement à mi-hauteur du boîtier cylindrique 161. Le ventilateur présente par exemple des pales (non visibles sur la figure) mobiles en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe central longitudinal du boîtier 161. Le ventilateur est par exemple adapté à créer un flux d'air axial (de bas en haut ou de haut en bas) à l'intérieur du boîtier 161.
  • Le boîtier 161 comprend au moins une face ajourée, c'est-à-dire comportant une ou plusieurs ouvertures traversantes permettant l'entrée et la sortie du fluide entourant le boîtier, lorsque le dispositif de brassage 163 est activé. Dans cet exemple la face courbe du boîtier 161 présente une pluralité d'ouvertures régulièrement réparties sur une partie supérieure et sur une partie inférieure du cylindre. Ceci permet d'aspirer et de projeter du fluide dans toutes les directions radiales de la cellule. A titre de variante, les ouvertures formées dans le boîtier 161 de part et d'autre du dispositif de brassage 163 peuvent être agencées de façon à privilégier une ou plusieurs directions d'aspiration et/ou de projection du fluide. A titre de variante, des ouvertures peuvent être prévues du côté des faces planes du boîtier 161.
  • Des éléments, non représentés, de canalisation du fluide adaptés à canaliser et diffuser le fluide dans une ou plusieurs directions souhaitées peuvent éventuellement être prévus à l'intérieur du boîtier 161.
  • Le boîtier 161 est fermé, du côté de son extrémité supérieure, par un premier bouchon de fermeture 165, et, du côté de son extrémité inférieure, par un deuxième bouchon de fermeture 167. Dans cet exemple, chacun des bouchons de fermeture 165 et 167 présente une face extérieure sensiblement plane.
  • La cellule 151 comprend en outre une première borne de connexion électrique 169 accessible depuis l'extérieur de la cellule du côté de la face supérieure du bouchon 165, et une deuxième borne de connexion électrique 171 accessible depuis l'extérieur de la cellule du côté de la face inférieure du bouchon 167. Les bornes de connexion 169, respectivement 171, de la cellule de brassage 151 ont sensiblement la même forme et la même disposition que les bornes de connexion positive (+), respectivement négative (-), des cellules élémentaires 101 du module 100. Les bornes de connexion 169 et 171 sont destinées, en fonctionnement, à recevoir respectivement un potentiel d'alimentation haut et un potentiel d'alimentation bas du dispositif de brassage 163. La tension nominale d'alimentation du dispositif de brassage 163 est par exemple sensiblement égale à la tension nominale de pleine charge des cellules élémentaires 101 du module 100.
  • Les bornes de connexion 169 et 171 de la cellule de brassage peuvent être directement connectées respectivement à une première borne d'alimentation (par exemple une borne d'alimentation positive) et à une deuxième borne d'alimentation (par exemple une borne d'alimentation négative) du dispositif de brassage 163. A titre de variante, un ou plusieurs éléments de contrôle peuvent être prévus entre la borne de connexion 169 et la borne d'alimentation positive du dispositif de brassage 163 et/ou entre la borne de connexion 171 et la borne d'alimentation négative du dispositif de brassage 163. Par souci de simplification, les première et deuxième bornes d'alimentation du dispositif de brassage n'ont pas été représentées sur la figure 2.
  • Dans l'exemple de la figure 2, la borne de connexion 169 est directement connectée à la première borne d'alimentation du dispositif de brassage 163, et la borne de connexion 171 est reliée à la deuxième borne d'alimentation du dispositif de brassage 163 par l'intermédiaire d'un interrupteur thermique ou interrupteur thermostat 173. L'interrupteur thermique 173 est adapté à connecter électriquement la borne 171 a la deuxième borne d'alimentation du dispositif de brassage 163 lorsque la température dépasse un premier seuil TH1, et à isoler électriquement la borne 171 de la deuxième borne d'alimentation du dispositif de brassage 163 lorsque la température passe sous un deuxième seuil TH2, inférieur ou égal au seuil TH1. De préférence, le seuil TH2 est strictement inférieur au seuil TH1, de façon à bénéficier d'un effet d'hystérésis et éviter des commutations intempestives de l'interrupteur 173 lorsque la température est proche du seuil TH1. La cellule de brassage 151 est ainsi auto-commandée pour activer le dispositif de brassage 163 lorsque la température dépasse le seuil TH1, et désactiver le dispositif de brassage lorsque la température repasse sous le seuil TH2. Ceci permet d'éviter de décharger la batterie inutilement lorsque la température au voisinage de la cellule de brassage est suffisamment basse. Les seuils TH1 et TH2 de l'interrupteur thermique peuvent être choisis en fonction des contraintes thermiques de l'application considérée. A titre d'exemple, le seuil TH1 est compris entre 25 et 50°C, par exemple de l'ordre de 30°C, et le seuil TH2 est compris entre 15 et 25°C, par exemple de l'ordre de 20°C.
  • Un avantage d'une cellule de brassage 151 du type décrit en relation avec la figure 2 est qu'elle peut aisément être intégrée dans un module de cellules élémentaires d'une batterie électrique tel que décrit en relation avec la figure 1. En particulier, sa géométrie lui permet de s'intégrer aisément parmi les cellules électrochimiques du module, par exemple en se substituant à l'une des cellules électrochimiques du module. En outre, du fait de leur agencement similaire à celui des bornes de connexion électrique des cellules électrochimiques, les bornes de connexion électrique 169 et 171 de la cellule de brassage 151 peuvent aisément être connectées directement respectivement à la borne positive (+) et à la borne négative (-) d'une cellule électrochimique, par exemple avec les mêmes connecteurs que ceux utilisés pour connecter les cellules électrochimiques les unes aux autres.
  • La figure 3 est une vue en perspective schématique et partielle d'un exemple d'un module de batterie 300 intégrant une cellule de brassage fluidique 151 du type décrit en relation avec la figure 2. Le module 300 de la figure 3 diffère du module 100 de la figure 1 principalement en ce que, dans le module 300, l'une des cellules électrochimiques 101 du module 100 de la figure 1 a été remplacée par une cellule de brassage 151 du type décrit en relation 2. Dans l'exemple représenté, la cellule 101 substituée est une cellule de l'étage ET3 du module. Dans cet exemple, la cellule de brassage 151 est disposée à l'emplacement de la cellule 101 substituée, de façon que les bornes 169 et 171 de la cellule de brassage prennent respectivement la place des bornes positive (+) et négative (-) de la cellule 101 substituée. Les bornes 169 et 171 de la cellule de brassage 151 sont connectées respectivement à la borne principale positive (non visible sur la figure) et à la borne principale négative (non visible sur la figure) de l'étage ET3. Ainsi, la cellule de brassage 151 tire son alimentation de l'ensemble des cellules électrochimiques 101 de l'étage ET3.
  • En pratique, une batterie électrique selon un mode de réalisation peut comprendre une ou plusieurs cellules de brassage du type décrit en relation avec la figure 2, réparties parmi les cellules électrochimiques élémentaires de la batterie. Chaque cellule de brassage assure une circulation de fluide (dans cet exemple de l'air) au voisinage de son emplacement, participant à la gestion thermique de la batterie, et plus particulièrement à l'homogénéisation de sa température interne. De préférence, la cellule de brassage est auto-commandée, de sorte qu'aucune communication avec un dispositif extérieur n'est requise pour commander l'activation ou la désactivation du dispositif de brassage de la cellule.
  • L'intégration d'une telle cellule de brassage peut être prévue au stade de la conception de la batterie, par la prévision d'un ou plusieurs emplacements supplémentaires par rapport au besoin énergétique de la batterie, destinés à recevoir les cellules de brassage. La localisation optimale des cellules de brassage dans le module peut être déterminée lors de phases de test de la batterie dans son environnement de fonctionnement, sans nécessiter un redimensionnement des structures de maintien des cellules.
  • Un même module de batterie peut par exemple comporter plusieurs cellules de brassage d'orientations opposées de façon à créer un chemin de circulation alterné de haut en bas puis de bas en haut du fluide brassé.
  • La figure 4 est un schéma électrique simplifié illustrant, sous forme de blocs fonctionnels, un exemple d'une cellule de brassage fluidique du type décrit en relation avec la figure 2.
  • Sur la figure 4, on a représenté le dispositif de brassage 163, ainsi que ses deux bornes d'alimentation électrique référencées respectivement b1 et b2 sur la figure. On a en outre représenté les bornes de connexion 169 et 171 de la cellule de brassage.
  • On a de plus représenté sur la figure 4 un circuit de contrôle CTRL ayant une borne n1 connectée à la borne b1, une borne n2 connectée à la borne b2, une borne n3 connectée à la borne 169, et une borne n4 connectée à la borne 171.
  • Dans sa forme la plus simple, le circuit de contrôle CTRL peut être constitué uniquement de deux conducteurs électriques (non détaillés sur la figure) connectant respectivement la borne n1 à la borne n3 et la borne n2 à la borne n4. Dans ce cas, la cellule de brassage 151 est non commandée, et alimentée en permanence par la ou les cellules de l'étage aux bornes duquel elle est connectée.
  • Dans l'exemple de la figure 2, le circuit de contrôle CTRL est constitué d'un conducteur électrique connectant la borne n1 à la borne 169, et de l'interrupteur thermique 173 (non détaillé sur la figure 4) dont une première borne de conduction est reliée, par exemple connectée, à la borne n2 et dont une deuxième borne de conduction est reliée, par exemple connectée, à la borne n4.
  • Le circuit de contrôle peut comporter divers autres composants (non détaillés sur la figure) en plus ou en substitution des composants susmentionnés.
  • A titre d'exemple, le circuit de contrôle CTRL peut comporter un fusible adapté à interrompre la décharge de l'étage en cas de défaillance conduisant à une mise en court-circuit des bornes d'alimentation b1 et b2 du dispositif de brassage 163. Ceci permet d'éviter une mise en court-circuit de l'étage en cas de défaillance du dispositif de brassage 163.
  • Le circuit de contrôle CTRL peut par ailleurs comporter un circuit adapté à détecter un passage de la tension entre les bornes 169 et 171 en dessous d'un seuil prédéfini, et à commander en conséquence l'interruption de l'alimentation du dispositif de brassage 163. Ce circuit peut par exemple comporter un interrupteur commandé, par exemple un transistor MOS, placé entre les bornes n1 et n2 ou entre les bornes n2 et n4 du circuit de contrôle, et un comparateur de tension agencé pour comparer la tension entre les bornes 169 et 171 à un seuil de référence et commander en conséquence l'ouverture ou la fermeture de l'interrupteur. Ceci permet d'éviter une décharge profonde de l'étage aux bornes duquel est connecté la cellule de brassage, dans l'éventualité où la batterie resterait inutilisée pendant une longue période. A titre d'exemple, le seuil de coupure en tension peut être un seuil intermédiaire entre la tension nominale de pleine charge de l'étage et une tension de décharge profonde de l'étage.
  • Dans une autre variante, le circuit de contrôle peut comporter un élément chauffant, par exemple une résistance chauffante, activable pour chauffer le fluide brassé en cas d'utilisation de la batterie à basse température, par exemple lors d'une phase de démarrage à froid de la batterie. Dans ce cas, un capteur de température ou un interrupteur thermique peut être prévu pour n'activer l'élément chauffant qu'en dessous d'un seuil prédéterminé de température.
  • Dans les exemples décrits ci-dessus, le dispositif de brassage 163 comporte un moteur directement alimenté par la tension de l'étage ETi aux bornes duquel est connectée la cellule de brassage. A titre de variante, le circuit de contrôle CTRL peut comporter des circuits permettant de moduler la puissance du moteur voire d'inverser le sens brassage en fonction de divers paramètres, par exemple en fonction de mesures de température réalisées par un ou plusieurs capteurs de température du circuit de contrôle.
  • Dans une autre variante, le dispositif de contrôle CTRL peut comporter un circuit adapté à détecter une mise en fonctionnement du dispositif (aussi appelé charge) alimenté par la batterie, et à activer le dispositif de brassage uniquement lorsque le dispositif alimenté par la batterie est en fonctionnement. La détection d'une mise en fonctionnement du dispositif alimenté par la batterie peut par exemple être réalisé par détection d'une variation de la tension et/ou du courant entre les bornes 169 et 171 de la cellule de brassage (et donc entre les bornes de l'étage ETi aux bornes duquel est connecté le dispositif de brassage). Dans le cas d'un véhicule à alimentation électrique, la détection d'une mise en fonctionnement du dispositif peut alternativement être réalisée par l'intermédiaire d'un détecteur de mouvement intégré au circuit de contrôle CTRL de la cellule de brassage.
  • Les diverses variantes du circuit de contrôle CTRL mentionnées ci-dessus peuvent bien entendu être combinées.
  • On a considéré ci-dessus uniquement des exemples de réalisation dans lesquels la cellule de brassage 151 est non commandée (c'est-à-dire activée en permanence), ou auto-commandée (c'est-à-dire commandée de façon autonome sans liaison de communication avec un dispositif extérieur à la cellule). Ceci permet une intégration aisée des cellules de brassage dans tout type de batterie.
  • A titre de variante, comme illustré en traits interrompus sur la figure 4, la cellule de brassage 151 peut être adaptée à communiquer avec un dispositif extérieur EXT, par exemple une autre cellule de brassage ou un dispositif centralisé de gestion de la batterie. La liaison 401 entre la cellule 151 et le dispositif EXT peut être une liaison radio sans fil, par exemple de type WiFi, BlueTooth, etc. A titre de variante, la liaison 401 peut être une liaison par courant porteur via le chemin de puissance de la batterie. Dans une autre variante, la liaison 401 peut être une liaison filaire spécifique. La liaison 401 peut être unidirectionnelle ou bidirectionnelle. A titre d'exemple, la liaison 401 est utilisée par le dispositif EXT pour commander à distance l'activation ou l'interruption du dispositif de brassage 163. La liaison 401 peut par ailleurs être utilisée par la cellule de brassage 151 pour communiquer au dispositif EXT des mesures, par exemple de tension et/ou de température, effectuées par un ou plusieurs capteurs du circuit de contrôle CTRL de la cellule.
  • On notera que dans le cas où la cellule de brassage est adaptée à communiquer avec un dispositif centralisé de gestion de la batterie, les dispositifs de brassage des cellules de brassage peuvent avantageusement être utilisés comme éléments d'équilibrage, pour dissiper l'énergie excédentaire des étages aux bornes desquels ils sont reliés lors de phases d'équilibrage du module.
  • Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, bien que l'on ait décrit ci-dessus uniquement des exemples de réalisation de cellules cylindriques, la personne du métier saura adapter les modes de réalisation à d'autres formes de cellules, par exemple des cellules prismatiques.
  • En outre, bien que l'on ait détaillé ci-dessus uniquement des exemples de réalisation dans lesquels le fluide entourant les cellules électrochimiques est de l'air, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas à ce cas particulier. A titre de variante, le fluide environnant les cellules peut être un autre gaz, ou encore un liquide en contact direct avec les cellules, par exemple une huile diélectrique. Dans le cas d'un liquide, le dispositif de brassage 163 peut comprendre une hélice ou une pompe de brassage, ou tout autre dispositif adapté à brasser un liquide.
  • On notera par ailleurs que les cellules de brassage décrites ci-dessus peuvent être utilisées en complément d'un dispositif de refroidissement extérieur de la batterie, non détaillé ici.
  • Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la réalisation du circuit de contrôle CTRL des cellules de brassage est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles fournies notamment en relation avec la figure 4.

Claims (14)

  1. Module (300) de batterie électrique comportant une pluralité de cellules élémentaires de stockage (101), et au moins une cellule de brassage fluidique (151) ayant la même forme générale et sensiblement les mêmes dimensions que les cellules élémentaires de stockage (101).
  2. Module (300) selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une cellule de brassage (151) présente des première (169) et deuxième (171) bornes de connexion électrique ayant sensiblement la même forme et les mêmes dimensions que, respectivement, des première (+) et deuxième (-) bornes de connexion électrique des cellules élémentaires de stockage (101).
  3. Module (300) selon la revendication 2, dans lequel chaque cellule de brassage (151) a ses première (169) et deuxième (171) bornes de connexion électrique connectées respectivement aux première (+) et deuxième (-) bornes de connexion électrique d'une cellule élémentaire de stockage (101) .
  4. Module (300) selon la revendication 3, dans lequel les cellules élémentaires de stockage (101) sont réparties en plusieurs étages (ETi) de plusieurs cellules élémentaires de stockage (101) chacun, les cellules élémentaires de stockage (101) d'un même étage (ETi) étant connectées en parallèle et les étages (ETi) étant connectés en série.
  5. Module (300) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel chaque cellule de brassage (151) comprend un boîtier (161) ayant la même forme générale et sensiblement les mêmes dimensions que les cellules élémentaires de stockage (101), et, à l'intérieur du boîtier (161), un dispositif de brassage fluidique (163) relié électriquement aux première (169) et deuxième (171) bornes de connexion électrique de la cellule de brassage.
  6. Module (300) selon la revendication 5, dans lequel le boîtier (161) présente des ouvertures traversantes de part et d'autre du dispositif de brassage (163).
  7. Module (300) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le dispositif de brassage fluidique (163) est relié électriquement aux première (169) et deuxième (171) bornes de connexion électrique de la cellule de brassage par l'intermédiaire d'un circuit de contrôle (CTRL).
  8. Module (300) selon la revendication 7, dans lequel le circuit de contrôle (CTRL) comprend un interrupteur thermique (173) adapté à activer le dispositif de brassage (163) lorsque la température dépasse un premier seuil de température prédéfini, et à désactiver le dispositif de brassage (163) lorsque la température repasse sous un deuxième seuil de température prédéfini, inférieur ou égal au premier seuil de température.
  9. Module (300) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le circuit de contrôle (CTRL) est configuré pour désactiver le dispositif de brassage (163) lorsque la tension entre les première (169) et deuxième (171) bornes de connexion électrique de la cellule de brassage passe sous un seuil de tension prédéfini.
  10. Module (300) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le circuit de contrôle (CTRL) est adapté à détecter une mise en fonctionnement d'un dispositif extérieur alimenté par le module, et à activer le dispositif de brassage (163) uniquement lorsque le dispositif extérieur est en fonctionnement.
  11. Module (300) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel le dispositif de brassage est un dispositif de brassage d'un gaz.
  12. Module (300) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel le dispositif de brassage est un dispositif de brassage d'un liquide.
  13. Module (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la cellule de brassage (151) est auto-commandée, c'est-à-dire qu'aucune liaison de communication n'est prévue entre la cellule de brassage (151) et un dispositif extérieur.
  14. Module (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel les cellules élémentaires de stockage (101) et ladite au moins une cellule de brassage (151) sont cylindriques.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2838869B1 (fr) * 2002-04-23 2004-11-19 Cit Alcatel Generateur electrochimique a surface de revolution
US7270910B2 (en) * 2003-10-03 2007-09-18 Black & Decker Inc. Thermal management systems for battery packs
DE102008040622A1 (de) * 2008-07-22 2010-01-28 Volkswagen Ag Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie elektrischer Energiespeicher umfassend ein solches
US20130115489A1 (en) * 2009-12-04 2013-05-09 Brusa Elektronik Ag Battery having temperature regulation
EP3166175B1 (fr) * 2015-11-04 2018-04-18 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Batterie électrique comportant un système d'homogénéisation de sa température interne
JP7086468B2 (ja) * 2018-04-20 2022-06-20 矢崎総業株式会社 電池パック

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